книги / Сдвижение горных пород.-1

При углах падения оС= 40 —65° существенное влияние на вели­ чины углов сдвижения |3 и у , наряду с физико-механическими свойствами вмещающих пород, оказывают влияние величина уг­ ла dL , слоистость' и направление ослабляющих плоскостей, что также не отражено в таблице и на рис. 1.

Для определения влияния физико-механических свойств вмещающих пород на характер сдвижения представляется це­ лесообразным вывести аналитическим путем зависимость между углами сдвижения и коэффициентом крепости.

углов для различных литологических разностей, определяемых величиной f, и от глубины горных работ h; h — глубина эксплуа­ тационных работ, для которой определяется угол сдвижения со­ гласно инструкции [3]; п ц — мощность (нормальная) отдельной

ностей. Эти углы определяются по графику рис. 1, где на одной оси отмечены коэффициенты по Протодьяконову, а на другой — углы сдвижения. Углы, приведенные на рис. 1,— ориентировочные. Для интервала f= 4—18 они определены экспериментально и приведены в таблице. Для интервала f= 18—20, при чрезвычай­ но крепких породах, экспериментальным путем установлено, что

Это выражение можно записать в следующем упрощенном виде:

Рассчитанные углы сдвижения могут отличаться от действи­ тельных, полученных инструментальным путем на тех же профи­ лях. Эта разница будет отражать действие неучтенных геологиче­ ских и горнотехнических факторов и ошибки из-за несовершен­ ства предлагаемого метода. Разница Ag, которая отражает влия­ ние остальных геологических и горнотехнических факторов (кроме влияния физико-механической характеристики по рис. 1), может быть определена по формуле

деленный по физико-механической .характеристике вмещающих пород для того же профиля.

Для применения предлагаемого способа необходимо:

1. На вертикальном разрезе по профильной линии наблюда­ тельной станции построить угол сдвижения, полученный по ре­ зультатам инструментальных наблюдений, указать значения f, мощность литологических разностей в зоне сдвижения, глубину разработки и др. По тому же профилю указанным выше спосо­ бом определяются угол сдвижения и угловая поправка

2. На других вертикальных разрезах, по которым необходимо знать углы сдвижения (в случаях когда крепость вмещающих пород не одинакова с профилями наблюдательных станций), также рассчитывается угол сдвижения с учетом крепости отдель­ ных разновидностей пород. Полученный таким образом угол корректируется поправкой 'Дб .

Предлагаемый способ позволяет аналитическим или графиче­ ским способом учитывать изменение физико-механических свойств вмещающих пород. Такой учет особенно необходим при исследованиях сдвижения горных пород в условиях рудных месторождений, где вмещающие породы имеют большую измен­ чивость и трудно охватить инструментальными наблюдениями все возможное многообразие геологических условий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Едини норми за проучвателно, структорнотърсещо и картировачно

не за условияга на нашиге подземни рудници с цел съсгавяне на ин­

ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (ВНИМИ)

Инж. В.В. Громов

У С Л О В И Е У С Т О Й Ч И В О Г О состояния З Е М Н О Й П О В Е Р Х Н О С Т И П Р И Р А З Р А Б О Т К Е

С Л Е П Ы Х Р У Д Н Ы Х З А Л Е Ж Е Й

Для решения ряда практических задач, связанных с проекти­ рованием мер охраны подрабатываемых объектов, при разработ­ ке слепых рудных залежей важно определить, сохранится ли земная поверхность в устойчивом состоянии или же она претер­ пит сдвижения и деформации.

Под устойчивым состоянием понимается полное отсутствие сдвижения земной поверхности или когда величины сдвижения ее получаются в пределах точности инструментальных измерений. Полная устойчивость земной поверхности возможна, когда су­ ществует устойчивое плоское обнажение пород висячего бока, образовавшееся после полной (частичной), отработки слепой за­ лежи, или же когда в налегающей толще пород формируется свод предельного равновесия, образующийся вследствие нару­ шения плоского обнажения.

Приведенные во Временных правилах охраны сооружений 1966 г. [1] рекомендации по установлению условий устойчивого состояния земной поверхности (без образования деформаций, опасных для сооружений), обоснование которых дано в работе А.Г. Акимова [2], недостаточно учитывают крепость вмещаю­ щих пород. Расчеты по формуле, указанной в [1], дают завы­ шенные значения безопасной глубины разработки при наличии в налегающей толще крепких пород.

Ниже дана методика определения устойчивого состояния земной поверхности при отработке слепых рудных залежей, ба­ зирующаяся на закономерностях, выявленных из нового обоб­ щения большого количества фактических данных.

Условия полной устойчивости земной поверхности зависят, прежде всего, от сочетания таких влияющих факторов, как глу­ бина залегания, форма и размеры выработанного пространства и крепость вмещающих пород. При определенных отношениях глубины разработки к размерам выработанного пространства

и крепости пород земная поверхность сохраняет полную устой­ чивость.

Для установления условий устойчивости произведено обобще­ ние результатов отработки 230 слепых рудных залежей со сло­ истыми и неслоистыми вмещающими породами, • из которых в 121 случае имело место нарушение устойчивости земной поверх­ ности и в 109* случаях сдвижения и деформации отсутствовали в течение 5—8 лет и более. Обобщены случаи отработки слепых залежей с коэффициентом крепости пород по шкале М.М. Про-

лось влияние следующих показателей: Н — глубины верхней гра­ ницы выработки от контакта коренных пород с наносами; L — размера выработанного пространства по простиранию; — гори­ зонтальной проекции выработанного пространства на разрезе вкрест простирания; f — коэффициента крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова.

Для приближенного сравнительного анализа устойчивости кровли при различных формах и размерах обнажений и различ­ ных углах падения залежей использована формула эквивалент­ ного пролета В.Д. Слесарева [3], в которой в качестве длин сто­

ется при выдержанных углах падения d и мощности ш рудных залежей по формуле [2] L1= lcosoi+msino(, где I — размер выра­ ботанного пространства по падению. В случаях, когда L^-311, принимается Ьэкв = 1’, и наоборот.

Для характеристики прочности пород выбран коэффициент: крепости f как наиболее распространенный показатель прочност­ ных свойств пород на рудниках. Величина коэффициента кре­ пости в рассматриваемых случаях, как правило, устанавливалась по величине временного сопротивления породы . сжатию Ссж. Определение 6 СЭ1Спроизводилось путем’раздавливания цилиндри­ ческих образцов на испытательных машинах с отношением вы­ соты образца к диаметру, равным 1—2, или методом соосных пуансонов, что согласно [4,5] позволяет получить достаточно на­ дежные данные, характеризующие прочность пород на сжатие и

и той же породы на 2—3 единицы принималось среднее значение f.

Выделить степень влияния интенсивности трещиноватости на устойчивость земной поверхности пока не удалось. Известно [6], что на месторождениях, имеющих одинаковые горногеоло­ гические условия залегания рудных тел, но разную интенсив­ ность трещиноватости, условия устойчивости налегающих пород различные. На основании анализа имеющихся фактических дан­ ных о разработках слепых залежей предельную глубину, опреде­ ляемую из выражения (4), следует увеличить примерно в 2. раза в случаях, когда налегающий массив сложен тонкослоистыми породами, сильно трещиноватыми неслоистыми породами, а так-- же сильно рассланцованными и перемятыми породами.

Зависимость (4) ориентировочно определяет высоту свода естественного равновесия, образующегося после нарушения устойчивого плоского обнажения. Она показывает, что при про­ чих равных условиях в слабых породах свод предельного равно­ весия образуется на большей высоте от выработанного простран­ ства, чем в крепких породах..

Необходимо отметить, что при наличии в налегающей толще

ского и Ново-Песчанского месторождений. «Изв. ВУЗов. Горный журнал», № И, 1969.

ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (ВНИМИ)

Кандидат техн. наук В.И. Кузьмин

ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТООБРАЗНЫХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА ХАРАКТЕР И ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Известно, что с увеличением глубины разработки изменяются параметры процесса сдвижения не только на столбообразных рудных залежах ограниченного простирания, но и на пластооб­ разных залежах, имеющих неограниченные, с точки зрения ме­ ханики горных пород, размеры по простиранию. Однако среди исследователей нет единого мнения о причинах этого изменения и о конечных значениях параметров процесса сдвижения пород висячего бока.

Результаты многолетних наблюдений за развитием процесса сдвижения при разработке некоторых пластообразных залёжей Кривбасса, элементы залегания которых сохраняются почти неизменными на большую глубину, а также лабораторные ис­ следования на моделях, позволяют вскрывать механизм процесса сдвижения горных пород и наиболее достоверно установить сущность влияния фактора глубины разработки, а также опре­ делить наиболее вероятные значения параметров процесса сдви­ жения при различных глубинах разработки.

Нисходящий порядок отработки крутопадающих железоруд­ ных залежей системами с обрушением при наличии сравнительно устойчивых пород обусловливают, с одной стороны, беспрерывное

на рудных месторождениях существенно отличается от сдвиже­ ния на угольных, сланцевых и других пластовых месторождениях. Поэтому характеризовать такой процесс сдвижения необходимо не только величиной углов сдвижения и разрывов, но и такими параметрами, как шаг сдвижения, период развития шага сдвиженйЯ *и ёкбрости сдвижений в различных частях мульды.

Каждому периоду развития процесса сдвижения свойственны определенный характер и параметры, зависящие, в основном,

от соотношения вынимаемой мощности и глубины разработки, а также физико-механических свойств и структурных особенно­ стей массива.

В подработанном массиве выделяются области, различные по характеру деформирования, степени разрыхления и парамет­ рам сдвижения.

Непосредственно над выработанным пространством (рис. 1) образуется область беспорядочного обрушения 1, где породы

заполняют выработанное про- на разных глубинах разработки:

странство И создают некоторый а ~ н=3 т; б~ н=6т: в — Н= 300—400 м подпор вышележащим породам.

'За областью беспорядочного обрушения образуется область сдвига пород по трещинам отдельности 2, которая, выходя под наносы, вызывает их сдвижение с образованием на земной по­ верхности зоны террас под углами разрывов 60—70°. Тот факт, что угол наклона векторов сдвижения грунтовых реперов на зем­ ной поверхности, оказавшихся в этой области, примерно равен углу разрывов ((5й) и среднему значению угла падения обратно­ падающих систем тектонических трещин, указывает именно на то, что сдвижение пород здесь происходит в форме сдвигов крупных блоков по трещинам структурного ослабления массива. Коэф­ фициент разрыхления здесь не превышает 1,1. Для этой области также характерны резкие колебания в значениях скоростей сдви­ жений, наибольшие из них достигают 400—500 мм/мес. Высота области сдвигов по нормали к напластованию не превышает шестикратной вынимаемой мощности залежи. Эту область трудно разграничить с окружающей ее областью прогиба, .пород 3, так как сумму элементарных сдвигов отдельных блоков на границе области можно рассматривать и как прогиб слоев пород.